Jei norite sužinoti „Kaip veikia elektromobiliai?“, atėjote ten, kur reikia. Elektromobiliai šiais laikais klesti. Šie ekologiški ir neteršiantys automobiliai yra ateitis.
Visi pagrindiniai automobilių gamintojai investuoja į elektromobilius. Kaip ir kiekviena nauja technologija, žmonės nori žinoti, kaip veikia elektromobiliai.
Stebina tai, kad elektromobilių technologija visai nėra nauja. Jie atsirado prieš vidaus degimo transporto priemones. Pirmąjį sėkmingą elektromobilį XIX amžiuje pagamino anglų išradėjas Robertas Andersonas. Tai buvo gana paprastas automobilis, ir nuo to laiko šiuolaikinės elektrinės transporto priemonės tapo daug sudėtingesnės.
Šiuolaikiniai elektromobiliai, tokie kaip „Tesla Model S“, yra itin greiti. Kai 0–60 mylių per valandą įsibėgėja per 2,3 sekundės, galima manyti, kad šie automobiliai turi būti varomi tamsiosios magijos. Tačiau taip nėra. Tai suprasite, kai tęsime.
Kiek CO2 gali sutaupyti elektromobilis?
Viena iš didžiausių priežasčių, kodėl žmonės galvoja apie elektromobilius, yra ta, kad jie tausoja aplinką, išmeta mažiau nei benzininiai ir dyzeliniai automobiliai. Bet ar jie geresni? Nors elektromobiliai neišmeta pro išmetimo vamzdį išmetamų teršalų, bendras jų poveikis aplinkai priklauso nuo to, kaip gaminama elektra. Kadangi negalime sužinoti, kaip jūsų namuose gaminama elektra, išmetamųjų [sic] teršalų skaičiuoklė gali padėti įvertinti, kiek anglies dvideginio gali sutaupyti elektromobilis, palyginti su įprasta transporto priemonė.
Tokiose priemonėse atsižvelgiama į tokius rodiklius kaip metinis nuvažiuotas atstumas, degalų rūšis ir elektros gamybos vieta. Pavyzdžiui, jei jūsų namus pasiekia elektra daugiausia iš anglies jėgainės, įkraunant elektromobilį išmetamas CO2 kiekis bus panašus į vairuojant dujinį automobilį.
Kaip veikia elektriniai automobiliai?
Elektromobilis susideda iš trijų pagrindinių dalių:
- elektros baterija (dažniausiai ličio jonų)
- elektros variklis
- inverteris.
Baterijos kaupia elektros energiją ir gamina nuolatinę srovę (DC). Inverteris konvertuoja nuolatinės srovės tiekimą iš akumuliatoriaus į kintamąją ir perduoda jį varikliui. Po to variklis per greičių dėžę suka ratus ir pajudina automobilį į priekį.
Paprastais žodžiais tariant, elektrinis variklis veikia kaip variklis, o akumuliatorius yra degalų arba energijos šaltinis.
Dabar supraskime įvairias elektromobilio dalis ir kaip jos veikia?
1. Elektromobilio variklis: kas tai yra ir kaip jis veikia?
Elektromobiliuose naudojamas variklis yra kintamosios srovės indukcinis variklis. Leiskite jums priminti, kad indukcinį variklį kartu su RMF (sukančiu magnetiniu lauku) išrado didysis mokslininkas Nikola Tesla 1887 m.
Elektros variklis susideda iš dviejų dalių: statoriaus ir rotoriaus. Statorius yra stacionari dalis, kuri sukuria besisukantį magnetinį lauką arba RMF. Tuo tarpu rotorius yra judanti dalis, kuri sukasi veikiant RMF.
Kai kintamoji srovė arba kintamoji srovė praeina per statorių, sukuriamas RMF, dėl kurio rotorius sukasi. Rotorius sujungtas su transmisija, kuri suka ratus ir juda automobilį į priekį.
2. Elektromobilių akumuliatoriai: kokia jų funkcija?
Elektromobilių akumuliatoriai paprastai yra sudaryti iš ličio jonų elementų dėl didelio energijos tankio. Kaip ir kitose baterijose, jose taip pat yra katodas, anodas, žinomas kaip elektrodai, ir elektrolitas.
Ličio jonų baterijas galima įkrauti kelis kartus. Kiekvieną kartą, kai akumuliatorius įkraunamas ir išsikrauna, jis vadinamas įkrovimo ciklu. Elektromobilių akumuliatoriai turi ribotą įkrovimo ciklų skaičių.
Kaip ličio jonų akumuliatorius veikia elektriniuose automobiliuose?
Kai baterija yra naudojama, ličio jonai teka iš neigiamo elektrodo į teigiamą elektrodą. Kai akumuliatorius įkraunamas, ličio jonai nutolsta nuo teigiamo elektrodo link neigiamo ir lieka ten.
Kai elektromobilio akumuliatorius įkraunamas pirmą kartą, elektrodai reaguoja su elektrolitu ir sudaro pradinį SEI (Solid Electrolyte Interface) sluoksnį.
Tai šiek tiek sumažina akumuliatoriaus talpą, o procesas vadinamas Formation loss. Tačiau šis pradinis SEI sluoksnio susidarymas palengvina akumuliatoriaus įkrovimą ir išsikrovimą tūkstančius kartų, elektrodui nereaguojant su elektrolitais.
Supraskime geriau naudodami „Tesla Model 3“ akumuliatorių
2020 m. „Tesla Model 3“ sukurtas taip, kad galėtų turėti daugiau nei 1 300 įkrovimo ciklų. Tai reiškia, kad „Model 3“ gali lengvai nuvažiuoti 300 000 mylių prieš pradėdamas rodyti reikšmingus akumuliatoriaus gedimo požymius.
Elektrinių automobilių akumuliatorių cheminė sudėtis taip pat nuolat keičiasi, nes judame į priekį laiku. Šiuo metu Tesla naudoja niklio-mangano-kobalto derinį santykiu 8:1:1. Brangiausias šio derinio komponentas yra kobaltas.
Remiantis naujausia ataskaita, „Tesla“ planuoja toliau mažinti kobalto dalį būsimuose elektromobilių akumuliatoriuose. Tai padės padaryti būsimus elektromobilius labai prieinamus.
Kur elektriniuose automobiliuose įdedamos baterijos?
Dauguma ličio jonų baterijų sveria daug. Baterijos paprastai dedamos po automobilio grindimis.
Sunkios baterijos žymiai padidina elektromobilio svorį, tačiau taip pat suteikia jiems labai žemą svorio centrą. O tai, savo ruožtu, suteikia jiems labai pasodintą važiavimą.
Tačiau kai kuriuose elektromobiliuose akumuliatoriai montuojami ir po priekiniu variklio dangčiu.
3. Inverteris elektromobiliuose
Kaip minėta anksčiau, elektromobiliuose esantis keitiklis konvertuoja iš akumuliatoriaus gaunamą nuolatinės srovės maitinimą į kintamąją elektros energiją ir tiekia ją asinchroniniam varikliui. Be to, jis taip pat gali keisti kintamosios srovės galios amplitudę, kuri savo ruožtu valdo elektros variklį.
Inverteris yra labai atsakingas už transporto priemonės greičio reguliavimą. Galima manyti, kad tai droselio korpusas. Tačiau jis veikia daugiau nei tai.
Kaip elektriniuose automobiliuose veikia regeneracinis stabdymas?
Elektromobiliai yra labai efektyvūs. Jie ne tik reikalauja mažiau energijos judėti, bet ir papildo įkrovą, kurią išleidžia vairuodami, naudodami procesą, vadinamą Regen.
Kai elektromobilis juda į priekį, rotoriaus greitis yra mažesnis nei RMF greitis. Tačiau stabdant regeniniu būdu, rotoriaus greitis tampa didesnis nei RMF greitis, todėl variklis veikia kaip generatorius ir kinetinę energiją paverčia elektros energija.
Šio proceso metu rotorių veikia priešinga elektromagnetinė jėga, sustabdanti ratus, taigi ir automobilį. Inverteris reguliuoja galios dažnį ir išlaiko įvesties RMF greitį mažesnį nei rotoriaus greitis.
Kol Regenas yra aktyvus, statoriaus ritėse generuojamas didelis elektros energijos kiekis. Ši elektros energija pridedama prie akumuliatoriaus bloko, padidinant bendrą automobilio atstumą.
Įvairūs regeneracinio stabdymo naudojimo būdai
Skirtingi elektromobiliai „Regen“ naudoja skirtingai. Tokiuose automobiliuose kaip „Porsche Taycan“ regeneracinis stabdymas veikia paspaudus stabdžių pedalus.
Tuo tarpu Tesloje yra funkcija, vadinama vairavimu vienu pedalu. Naudodami jį beveik galite vairuoti automobilį nenaudodami stabdžių. Vieno pedalo važiavimo režimu jūsų automobilis įsibėgės normaliai, tačiau kai tik pakelsite koją nuo jo, elektros variklis sulėtins jus, o stabdžiai nenaudojami.
Elektrinių transporto priemonių ateitis
CNBC pranešė, kad iš 5,1 milijono visame pasaulyje parduotų automobilių apie du milijonai buvo elektromobiliai. Jie daugiausia buvo parduodami Kinijoje, JAV ir Europoje.
Kelių ekspertų teigimu, tobulėjant akumuliatorių technologijoms ir pagalbinei infrastruktūrai, elektromobilių dalis ir toliau didės.
Be to, kai kurios Azijos rinkos, įskaitant Indiją, vis dar mažai apgyvendintos elektromobiliais.
Keletas elektromobilių, išleistų regione, gali rodyti gerus pardavimus. Tačiau prieš pradedant masiškai naudoti elektromobilius šiuose regionuose, reikia išplėtoti aplinkinę įkrovimo infrastruktūrą regione.
